công nghệ sản xuất pectin

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

1

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PECTIN

I. Giới thiệu chung về pectin
:
I.1. Nguồn gốc
: [5], [16]
 Pectin là một polymer của các acid polygalacturonic và các ester methyl của
chúng. Pectin có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. Trong thực vật, pectin tồn tại dưới hai
dạng: dạng protopectin không tan, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào dưới dạng kết hợp
với polysaccharide araban, dạng hòa tan của pectin tồn tại chủ yếu ở dòch tế bào.
 Pectin như một loại keo gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế người ta
gọi chúng là chất ciment trong cấu trúc tế bào thực vật.
 Khi quả còn xanh, ciment là protopectin, protopectin chiếm tỉ lệ khá cao,
protopectin không hòa tan trong nước giúp quả có độ cứng.
 Khi quả chín dần, dưới tác dụng enzyme protopectinase, protopectin sẽ chuyển
sang pectin hòa tan (pectin) và araban, làm giảm sự liên kết giữa các tế bào, quả trở
nên mềm hơn. Quá trình này cũng xảy ra dưới tác dụng của acid và nhiệt độ trong quá
trình chần ở 60 – 85
o
C.
 Trong thực vật các pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới dạng
phức hợp chưa biết rõ (hình 1).
 Pectin tồn tại với những hàm lượng khác nhau trong quả, củ hoặc thân của một
số loài thực vật: trong táo 10 – 15%; quả citrus 20 – 50%; củ cải đường 10 – 20%; đài
hoa hướng dương 15 – 25%. Trong cùng một loại quả nhưng ở các phần khác nhau thì

hàm lượng pectin cũng khác nhau. Chẳng hạn như đối với quả bưởi ta có hàm lượng
pectin của các phần khác nhau của quả khác nhau cũng khác nhau. Pectin là chất
nhầy bao quanh vỏ hạt bưởi và trong cùi quả bưởi chín. Bản chất của nó là một loại
chất xơ hòa tan trong nước, làm tăng độ nhớt.
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

2

Hình 1
: Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật

Bảng I.1
: Phần trăm pectin trong các phần phế liệu của bưởi

Các phế liệu
Khối lượng
(%)
Hàm lượng
pectin (%)
Hiệu suất thu hồi
(%pectin/%chất khô)
Vỏ xanh 8 – 11 - -
Cùi trắng 15 – 30 3,1 15,6
Vỏ múi 8 – 12 5,8 25,2
Vỏ hạt 3 – 5 5,3 12,4
Bã tép 10 - 16 5,2 -

I. 2. Cấu tạo phân tử pectin

: [4], [5], [14]
 Các chất pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa
các mạch của phân tử acid D-galacturonic C
6
H
10
O
7
, liên kết với nhau bằng liên kết 1,
4- glucoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH
3
). Chiều
dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vò tới hàng trăm đơn vò
acid galacturonic.





GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

3
 Cấu tạo 1 đơn vò của chuỗi pectin :



Hình 2
: Cấu tạo một đơn vò chuỗi pectin

 Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi
trong giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid galacturonic và thường thay đổi trong
phạm vi từ 10.000 – 100.000. Trong các hợp chất dạng glucid so về chiều dài phân tử
thì pectin cao hơn tinh bột nhưng thấp hơn cellulose. Ví dụ từ nguồn táo, mận thu
được pectin có phân tử lượng từ 25.000 – 35.000, trong khi đó pectin lấy từ cam lại có
phân tử lượng đạt tới 50.000.
 Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic methyl hóa 100%. Tên
gọi acid pectinic để chỉ chất được methyl hóa thấp hơn 100%. Còn tên gọi acid pectic
để chỉ acid polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm methoxyl.
 Trong thực tiễn thì tên pectin dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin.

I. 3. Tính chất của pectin
: [2], [5]
Pectin thuộc nhóm các chất làm đông tụ. Pectin được xem là 1 trong những phụ
gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất, và điều này được chứng minh
bởi hàm lượmg ADI cho phép là “không xác đònh” được ban hành bởi các tổ chức
JECFA (Joint Food Experts Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở
Liên minh châu Âu, và GRAS (Generally Regarded).
 Mã hiệu quốc tế của pectin là E440.
 Pectin tinh chế có dạng chất bột trắng màu xám nhạt.
 Là một chất keo hút nước và rất dễ tan trong nước, không tan trong ethanol.
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

4
 Đặc tính quan trọng của pectin là khi có mặt của acid và đường nó có khả năng
tạo đông (tạo gel). Vì vậy, nó được ứng dụng phổ biến trong kỹ nghệ sản xuất bánh
kẹo.

 Dung dòch pectin có độ nhớt cao. Nếu muốn thu dòch quả ép thì dung dòch này
bất lợi, người ta phải dùng enzyme pectinase để thủy phân pectin, giảm độ nhớt. Ví
dụ nước cà chua 90 – 92% H
2
O nhưng vì % pectin cao nên sản phẩm có dạng sền
sệt. Nước dứa ít pectin dễ ép, dễ lọc.
 Còn đối với pectin tan thì dưới tác dụng của pectinase sẽ biến thành acid
pectinic (thường dưới dạng muối Ca và Mg) và các chất đơn giản khác như rượu
methylic, acid acetic, arabinose, galactose.
 Cơ chế quá trình thủy phân pectin rất phức tạp, nó chia làm hai giai đoạn. Quá
trình chuyển hóa pectin có thể xảy ra trong điều kiện yếm khí, cả hai quá trình đều
xảy ra rất mạnh trong điều kiện tự nhiên.
Ta có thể xem quá trình xảy ra từng bước đó như sau:
• Giai đoạn thứ nhất thủy phân chất pectin thành đường:
()
46 68 40 2 6 12 6 5 10 5 5 10 5
4
33
10 4
22
C H O H O CHO CHOH COOH C H O C H O C H O
CH COOH CH OH
+= + + +
++

• Giai đoạn thứ hai là biến đường thành các sản phẩm lên men:
Khi lên men galactose sẽ tạo thành acid buthyric, khí cacbonic,hydro và tỏa
một ít năng lượng:
6126 3 2 2 2 2
22CH O CHCHCHCOOH CO H mKCal=+++

Khi lên men arabinose sẽ tạo thành acid buthyric, khí cacbonic, nước và tỏa
một ít năng lượng:
5105 3 2 2 2 2
CH O CHCHCHCOOH CO HO mKCal=+++
 Pectin hòa tan khi bò tác dụng của chất kiềm loãng hoặc enzyme pectinase sẽ
giải phóng nhóm methoxyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi đó gọi
là acid pectic tự do, nghóa là chứa acid polygalacturonic. Acid pectic có thể tạo nên
dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng, do đó được
dùng để đònh lượng các chất pectin.
 Nhưng dưới dạng acid pectic tự do, nó mất khả năng tạo gel khi có đường như
trong trường hợp của pectin hòa tan ban đầu. Vì vậy để duy trì khả năng tạo gel của
pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân của enzyme
pectinase.
 Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau:
¾ Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỉ lệ methyl hoá, là phần trăm khối
lượng nhóm methoxyl (-OCH
3
) trên tổng khối lượng phân tử.
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

5
Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3% còn các
pectin tách ra từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% đến 12%.
¾ Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần
trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hoá trên tổng số lượng gốc
acid galacturonic có trong phân tử.

I. 4. Phân loại pectin

: [5], [13]
I. 4. 1. Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử
:
HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): MI > 7%,
trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bò ester hóa (DE > 50%).




Hình 3
: Công thức HM pectin

LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: MI < 7%, khoảng
từ 3 – 5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm acid bò ester hóa (DE ≤ 50%).



Hình 4:
Công thức LM pectin

Trong đó một vài pectin phản ứng với amoniac để tạo ra pectin được amid hóa ứng
dụng trong một số lónh vực khác.

Hình 5
: Công thức pectin được amid hóa
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

6

I. 4. 2. Theo khả năng hòa tan trong nước
:
 Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hòa tan là
polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó một số gốc acid có chứa
nhóm thế methoxyl.
 Pectin không hòa tan (protopectin): là dạng kết hợp của pectin với araban
(polysaccharide ở thành tế bào).

II.Cơ chế tạo gel của pectin và các yếu tố ảnh hưởng
:
II.1. Cơ chế tạo gel của pectin
: [1], [5], [18]
Tùy loại pectin có mức độ methoxyl hóa khác nhau mà có cơ chế tạo gel khác
nhau:
 HMP : Tạo gel bằng liên kết hydro


Hình 6
: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro

• Điều kiện tạo gel: [Đường] > 50%, pH = 3 - 3,5; [Pectin] = 0,5 - 1%
• Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử
pectin trong dung dòch.
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

7
• Ion H

+
được thêm vào hoặc đôi khi chính nhờ độ acid của quả chế biến trung hòa
bớt các gốc COO
-
, làm giảm độ tích điện của các phân tử. Vì vậy các phân tử có thể
tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel.
• Trong trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu
nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl. Liên kết hydro được hình thành giữa các
phân tử pectin có thể hydroxyl – hydroxyl, carboxyl – carboxyl, hoặc hydroxyl –
carboxyl. Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di
động của các phân tử trong khối gel, loại gel này khác biệt với gel thạch hoặc gelatin.
• Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng
pectin, loại pectin và nhiệt độ.
9 30 – 50% đường thêm vào pectin là saccharose. Do đó cần duy trì pH acid để
khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghòch đảo đường saccharose, ngăn cản sự kết tinh
của đường saccharose. Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp
sẽ gây ra nghòch đảo một lượng lớn saccharose gây kết tinh glucose và hoá gel nhanh
tạo nên các vón cục.
9 Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng do đó
khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng
bằng cách đun lâu hơn.
9Khi sử dụng một lượng cố đònh bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng
giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh.
• Ứng dụng: mứt quả nghiền, nước quả đông…
LMP : Tạo gel bằng liên kết với ion Ca
2+



Hình 7

: Cơ chế tạo gel bằng liên kết với ion Ca
2+

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

8
• Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca
2+
, ngay cả ở nồng độ < 0,1% miễn là chiều dài
phân tử pectin phải đạt mức độ nhất đònh. Khi đó gel được tạo thành ngay cả khi
không thêm đường và acid.
• Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, cũng có nghóa là tỷ lệ các nhóm – COO
-
cao
thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trò hai đặc
biệt là Ca
2+
.
• Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào nồng độ Ca
2+
và chỉ số methoxyl. Gel pectin có
chỉ số methoxyl thấp thường có tính chất đàn hồi giống như gel agar – agar.
• Ứng dụng: cho phép chế tạo được thòt đông có độ cứng bền ngay cả ở khí hậu
nhiệt đới (khác với đông gelatin).

II. 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel
: [4], [5]
Gồm 4 yếu tố: chất lượng pectin, đường, nước và acid.

II. 2. 1. Pectin
:
 Mạch phân tử của pectin là cơ cấu chính của hiện tượng tạo gel. Vì thế, lượng
pectin có trong dòch đường phải đạt một hàm lượng tối thiểu nào đó mới tạo được sự
keo tụ. Nồng độ pectin trong dung dòch càng lớn thì sự liên hợp giữa các phân tử xảy
ra càng nhanh, hệ keo đông tụ càng bền. Thường lượng pectin sử dụng khoảng từ 0,5-
1%. Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ thu được gel quá cứng, vì vậy
đối với các loại quả chứa dư pectin người ta cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng
cách đun lâu hơn.
 Tuy nhiên, chất lượng của hệ keo pectin lại phụ thuộc rất lớn vào tính chất
của pectin chứ không đơn thuần ở hàm lượng pectin được sử dụng. Hai yếu tố quan
trọng hàng đầu là chiều dài mạch phân tử pectin và mức độ methoxyl hóa trong phân
tử của chúng.
¾ Chiều dài của phân tử quyết đònh độ cứng của gel:
• Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng với
liều lượng cao.
• Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứng.
¾ Mức độ methoxyl hoá quy đònh cơ chế tạo gel:
Khả năng keo hóa của pectin phụ thuộc tương đối vào mức độ hiện diện của các
nhóm methoxyl. Tùy thuộc vào chỉ số methoxyl cao (>7%) hoặc thấp (3 – 5%) ở phân
tử pectin mà các kiểu kết hợp giữa chúng sẽ khác nhau trong việc tạo gel.




GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

9

Bảng II.1 : Tác dụng của DE của pectin lên sự tạo gel

Điều kiện tạo gel
DE (%)
pH Đường (%) Ion hóa trò II Tốc độ tạo gel
> 70 2,8 – 3,4 65 Không Nhanh
50 – 70 2,8 – 3,4 65 Không Chậm
< 50 2,5 – 6,5 0 Có Nhanh

II. 2. 2. Nước
:
Nước là dung môi để pectin có thể trương nở và khuếch tán tạo nên dung dòch
đồng thể. Nước đóng vai trò quan trọng giúp pectin đònh hướng và sắp xếp lại mạch
phân tử của chúng. Thông thường khi độ ẩm của dung dòch tạo keo tăng lên thì quá
trình keo hóa diễn ra càng nhanh.

II. 2. 3. Đường
:
 Trong dung dòch nước, pectin ở trạng thái hòa tan do có sự tạo thành các liên
kết hydro giữa các nhóm OH
-
của mạch phân tử pectin và H
+
của phân tử nước.
 Khi đường xuất hiện, đường đóng vai trò của chất hydrate hóa, ngậm mất phần
nước đang liên kết với pectin. Khi đó pectin trở nên không hòa tan. Cộng với tác động
của ion H
+
từ lượng acid sử dụng để tạo đông, H
+

làm trung hòa điện tích của các gốc
COO
-
trên mạch phân tử pectin, tạo gốc -COOH. Vì thế sợi pectin không còn đẩy
nhau mà tiến lại gần nhau và tạo mạng.
 Lượng đường trong hỗn hợp pectin – đường – acid thường phải lớn hơn 50% thì
mới có khả năng tạo gel. Thông thường người ta tạo hỗn hợp có 65% đường để tiến
hành keo đông. Nếu hàm lượng đường dùng cao hơn, sự kết tinh đường có thể xảy ra
trên bề mặt hạt keo, hoặc ngay trong hệ keo. Để có thể khắc phục có thể thay thế một
phần đường saccharose bằng đường glucose nhằm tránh hiện tượng kết tinh đường.
Với pectin chất lượng càng tốt thì thì lượng pectin dùng để gel hóa cùng một lượng
đường càng ít.

II. 2. 4. Acid
:
 Pectin chỉ có thể tạo gel trong môi trường acid có pH < 4.
 Trong môi trường có H
+
, các phân tử pectin tích điện âm sẽ bò trung hòa và trở
thành dạng trung hòa điện dễ tạo đông tụ. Hơn nữa, ion H
+
sẽ thay thế các ion kim
loại (nếu có) trong nhóm cacboxyl của phân tử pectin và chuyển dạng muối pectat
(không tạo đông) thành dạng pectin (có tạo đông).
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

10
 Acid sử dụng để tạo đông cần có mức độ phân ly cao hơn acid pectic để acid

này có thể ngăn cản sự phân ly của acid pectic, và giữ cho chúng ở dạng trung hòa
điện tích.
 Nồng độ ion H
+
càng lớn thì khả năng tạo gel của dung dòch pectin sẽ càng cao.
Cần duy trì độ pH thấp để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghòch đảo đường
saccharose (30 – 50% đường thêm vào pectin) để ngăn cản sự kết tinh của đường.
Cũng không nên dùng quá nhiều acid, vì pH quá thấp sẽ gây ra sự nghòch đảo một
lượng lớn saccharose từ đó gây kết tinh glucose và hóa gel nhanh tạo nên các vón
cục. Thường dùng độ pH từ 3 đến 3,5.
 Mức độ tạo gel chỉ tăng đến một giới hạn nào đó của nồng độ acid rồi sẽ ngừng
lại bởi vì ở ngưỡng nồng độ đó toàn bộ gốc COO
-
của phân tử pectin đã được trung
hòa điện tích. Nên dù có tăng thêm ion H
+
cũng không thể tăng thêm mức độ tạo gel.
Nồng độ acid để tạo gel dung dòch pectin phụ thuộc mức độ methoxyl của pectin và
hàm lượng pectin trong dung dòch. Khi hàm lượng pectin sử dụng tăng khoảng 0,05 –
0,1% thì pH của dung dòch có thể tăng lên 1 đơn vò.
 Nếu phải sử dụng pectin có khả năng đông tụ yếu thì nên tăng nồng độ acid
lên. Nhưng việc tăng nồng độ này lại dễ làm tăng lượng đường chuyển hóa và làm
tăng tính háo nước của sản phẩm.

III. Nguyên liệu sản xuất pectin
: [7], [18]


Hình 8
: Một số nguyên liệu sản xuất pectin

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

11
 Nguyên liệu quan trọng nhất được dùng để chế tạo pectin là các phế liệu thu
được trong sản xuất một số loại sản phẩm rau quả, thường là táo hay quả có múi, ví
dụ như vỏ cam quýt, bã táo còn lại sau khi sản xuất nước táo…. Các phụ phẩm này
được sấy khô bảo quản để sử dụng trong thời gian dài. Với 1g bã táo khô, bậc tạo gel
ứng với 25 – 35, còn với cùng lượng vỏ cam quýt khô thì bậc tạo gel đạt ít ra là 6 lần
cao hơn bậc tạo gel của bã táo khô. Trong thực tế người ta biểu thò khả năng tạo gel
của các loại pectin bằng các chỉ số hay bậc tạo gel.
 Trong các loại quả họ cam quýt thì chanh và bưởi được ưa thích hơn cam.
Lượng pectin ở vỏ cam quýt chiếm từ 20 – 50% trọng lượng khô, còn ở bã táo từ 10 –
20%.
• Sản phẩm pectin từ vỏ trái cây có múi :




Được chiết xuất từ vỏ chanh, vỏ cam
và vỏ bưởi. Vỏ của các loại trái cây này là sản
phẩm phụ của quá trình ép nước quả và có
chứa hàm lượng pectin cao với những tính chất
mong muốn.


Hình 9
: Vỏ chanh cam dùng sản xuất pectin

• Sản phẩm pectin từ táo :



Bã táo, phần thu nhận được từ quá trình ép
nước táo, là nguyên liệu thô cho sản phẩm pectin
từ táo. Những sản phẩm này có màu sắc tối hơn
(màu nâu) so với pectin từ các loại trái cây có
múi nhưng khác nhau về chức năng.


Hình 10
: Táo cho bã sản xuất pectin
IV. Các quy trình công nghệ sản xuất pectin trong công nghiệp
: [3], [5]
IV.1. Quy trình sản xuất pectin từ phế liệu quả citrus
:
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

12
IV. 1. 1. Quy trình sản xuất dòch pectin từ phế liệu quả citrus:


Chế phẩm pectin
cô đặc
Bã lọc
Dd HCl loãng
Thanh trùng

Rót bao bì
Trung hòa
Trích ly pectin
Xay nhỏ
Xử lý đắng
Tách hạt
Cùi, bã
Dd Na
2
CO
3
Ép
Cô đặc chân không
Lọc
Hạt
Bã ép
Bao bì
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

13
IV.1. 2. Quy trình sản xuất pectin dạng bột khô từ pectin cô đặc:

Pectin cô đặc
Đ
ông tụ
Lọc lấy bã
Rửa bã
Sấy chân không
Nghiền nhỏ
Cồn 95
0

Dòch lọc
Bột pectin
Cồn 90
0

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

14
IV. 1. 3. Thuyết minh qui trình công nghệ sản xuất dòch pectin từ phế liệu quả
citrus:

Người ta thường chế pectin ở dạng dung dòch, cũng có một số chế phẩm pectin ở
dạng bột.
 Cùi và bã citrus được rửa sạch, tách hạt, cắt nhỏ rồi rửa nước ấm (50 – 60
o
C)
để loại bỏ các glucoside còn sót lại. Sau đó đưa nhiệt độ lên tới 95 – 98
o
C để làm mất
hoạt tính của enzyme phân giải pectin.
 Sau đó là giai đoạn chiết rút pectin bằng cách đun nóng trong nước chứa acid
(chlohydride, sulfuric, sulfurơ) thường người ta dùng lượng nước gấp ba lần lượng vỏ
khô, pH =1,3 – 1,4; nhiệt độ 90 – 100
o
C và thời gian đun là khoảng 1 giờ.
 Quá trình thủy phân kết thúc khi độ khô dung dòch đạt 2% (pectin 0,7 – 1,0%;
đường 1,0 – 1,3%). Một ít tạp chất như tinh bột và protein lẫn với pectin sẽ được loại
bỏ nhờ các enzyme phân giải protein. Việc xử lý này được thực hiện ở pH = 4,5 - 5
(điều chỉnh bằng dung dòch natri cacbonate) và ở nhiệt độ 40 – 50
o
C.
 Khi đã loại bỏ hết tinh bột (kiểm tra bằng iod), điều chỉnh pH dung dòch tới 3
bằng cách thêm acid citric rồi đưa nhiệt độ lên 80
o
C để làm mất hoạt tính của
enzyme. Dung dòch có thể được làm mất màu nhờ anhydride sulfurơ, rồi cho lọc ép
bằng máy ép thuỷ lực sau đó dung dòch pectin được làm sạch và lắng gạn, thu dung
dòch pectin trong suốt.
 Sau khi lọc lấy dung dòch rồi cô đặc đến độ khô 10% thu được chế phẩm pectin
với hàm lượng 4 – 5% đem bảo quản để nấu mứt. Cô đặc trong chân không ở nhiệt độ
55 – 60C và độ chân không từ 600mmHg trở lên.

 Sau khi cô đặc thì nâng nhiệt lên 75 – 79C, rót vào bao bì và thanh trùng.
Pectin cô đặc có thể bảo quản bằng SO
2
không qua thanh trùng.
¾ Trung bình 100kg cùi quả cho 50 – 70l dung dòch pectin độ khô 10%.
¾ Để thu pectin ở dạng bột người ta đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethylic 95C rồi
lọc để tách pectin khỏi hỗn hợp rượu – nước. Kết tủa pectin được rửa lại bằng cồn
90C, đem sấy ở máy sấy chân không trục rỗng ở 60 –70C đến khi độ ẩm còn 3 –
4%, nghiền nhỏ và đóng bao.

IV. 2. Quy trình sản xuất pectin từ bã táo
:






GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

15
Bã táo tươi
Ép
Nghiền
Sấy
Nghiền nhỏ
Trích ly
Đường hóa

Lọc
Cô đặc chân không
Kết tủa pectin
Lọc ép
Sấy
Nghiền
Bao gói
Sản phẩm
Dòch thải
Rượu ethylic 35%
0,3 % HCl
khuấy trong 8 - 10 phút
Bã lọc
Bã ép
Bao bì
Khuấy trộn đều
T
0
C: 88 - 92
0
C
thời gian: 30 - 60 phút
IV. 2. 1. Quy trình sản xuất bột pectin từ bã táo:

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

16
IV. 2. 2. Thuyết minh qui trình công nghệ sản xuất bột pectin từ bã táo tươi:

Bã táo tươi đem nghiền nhỏ đến kích thước vụn không quá 5mm, rồi sấy đến độ
ẩm 8 – 10% (nhiệt độ sấy 80 – 100
o
C) bã khô sau đó đem nghiền nhỏ đến kích thước
vụn 2 – 3 mm và để làm tơi cục. Tiếp theo bã được cho vào nồi trích ly bằng nước đã
được acid hóa bằng H
2
SO
3
đến pH = 2,5 – 3,5 với tỷ lệ bã táo:nước = 1:2,6. Nhiệt độ
trích ly là 85 – 92
o
C trong thời gian 1 giờ. Lọc ép lấy dòch trích ly.
Dòch trích ly có chứa pectin, đường và các polysaccharide, vì vậy dòch trích ly
phải đem thủy phân bằng men trong một thiết bò khác có pH = 4,5 – 5 (kiềm hóa bằng
Na
2
CO
3
) thời gian 30 – 60 phút ở nhiệt độ 45 – 60
o
C (để đường hóa tinh bột, người ta
cho 0,5% canh trường nấm mốc Aspergillus Oryzae nuôi cấy trên cám mì). Như vậy, các
polysaccharide sẽ chuyển thành đường và sau khi chế biến có thể dễ dàng cùng với
đường tách ra khỏi pectin.
Dòch trích ly đã đường hóa được đem lọc và cô đặc trong thiết bò cô chân không
ở nhiệt độ 55 – 60
o
C đến độ khô 15% theo khúc xạ kế, trong đó chứa khoảng 3%

pectin.
Dòch cô đặc đem xử lý bằng rượu ethylic 95% theo tỷ lệ thể tích rượu:dòch trích
ly = 1,2:1, cho thêm vào 0,3% acid HCl theo thể tích của toàn hỗn hợp, khuấy trong thời
gian 8 – 10 phút. Lọc, tách tủa pectin ra khỏi dung dòch bằng máy lọc ép hay lọc rửa,
sau đó rửa lại bằng C
2
H
5
OH 95% với lượng 60 – 70% so với pectin. Tủa sau đó được
sấy chân không ở 60 – 70
o
C. Pectin khô đem nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi. Bột khô
đóng thùng, có màng polymer không thấm nước.
Người ta thu hồi rượu trong dòch trích ly đã kết tủa pectin bằng phương pháp
chưng cất thường, trong dung dòch sau khi chưng cất rượu còn chừng 7 – 9% đường có
thể cho lên men để lấy rượu.












GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

17
IV. 2. 3. Quy trình công nghệ sản xuất dịch pectin từ bã táo:

Tỉ lệ nước/bã khô: 16/1-16/2
t
0
: 88 - 92
0
C
pH: 3,0 - 3,4
thời gian: 1 giờ
Sản phẩm
Thanh trùng
Rót vào bao bì
Đun nóng 75 - 77
0
C
Cô đặc chân không
Lọc
Tẩy màu
Thủy phân dòch chiết
Rây
Trích ly
Nghiền nhỏ
Sấy
Nghiền
Ép
Bã táo tươi

Ngâm
Bã
Than hoạt tính
Chế phẩm men của
A
spergillus oryzae
Bã ép
Ép bã
Bã lọc
Bao bì
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

18

IV. 2. 4. Thuyết minh qui trình công nghệ sản xuất dòch pectin từ bã táo tươi:


Đầu tiên ngâm bã táo nghiền vào nước lạnh (10 – 15
o
C) để chiết đường, acid,
các chất thơm, chất màu và các chất khác. Cho bã vào thùng trích ly cùng với nước,
trộn đều và để lắng 15 phút. Xả nước ra và cho nước mới vào, cứ tiếp tục cho đến khi
hàm lượng chất khô trong nước rửa giảm tới 0,2%.
Sau khi được tách hầu hết các chất trên thì đem trích ly pectin. Quá trình thực
hiện trong nước (tỉ lệ H
2
O:bã khô = 16/1–16/2) ở nhiệt độ 88 – 92
o

C trong một giờ,
với pH = 3,0 – 3,4 (acid hóa bằng acid sulfuric, citric, hay các acid khác).
Kết thúc quá trình trích ly, ta lọc ép thu dòch trích. Dòch này, ngoài pectin còn có
một ít tinh bột và protit cần phải trích ly để có thành phần tinh khiết. Muốn vậy, phải
cho thủy phân men dòch chiết bằng chế phẩm men của Aspergillus Oryzae tỉ lệ 5% so
với dòch chiết đã trung hòa sơ bộ đến pH = 4,5 và đun nóng đến 45 – 50
o
C. Dòch chiết
có chế phẩm men tiếp tục giữ trong 30 phút, sau đó đem tẩy màu bằng than hoạt tính
(cho thêm than vào dòch với tỉ lệ 0,5 – 1% và lọc qua máy lọc ép).
Cuối cùng dòch chiết chỉ còn pectin với nồng độ thấp 0,3 – 0,7%. Do đó phải
đem cô đặc chân không (nhiệt độ sôi không quá 60
o
C) để làm giảm thể tích từ 6 – 10
lần, chứa 8 – 10% chất khô. Đun nóng thành phẩm đến 75 – 77
o
C, rót chai thủy tinh
hay hộp sắt, ghép kín và thanh trùng 80
o
C trong 40 – 60 phút.
Pectin khô dạng bột cũng như dòch đặc pectin được dùng trong sản xuất mứt
đông từ nước quả và các mứt dẻo khác từ các loại quả kém tạo đông.
Thực tế để sản xuất có thể sử dụng tất cả các loại nước quả chế biến công
nghiệp. Độ acid của nước quả không quá 1%.
Dòch pectin nồng độ thường chừng 5%, dung dòch này cần chuẩn bò trước. Khi
nấu, người ta trộn nước quả với đường và cô đặc thành sirô 65% chất khô, sau đó
thêm dung dòch pectin trong nước 5% và tiếp tục nấu cho tới hàm lượng chất khô 65%,
đem lọc dòch, rót vào cốc, làm lạnh và được sản phẩm.

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

19
IV. 3. Quy trình sản xuất dung dòch pectin từ đu đủ xanh:
IV. 3. 1 Quy trình sản xuất dung dòch pectin từ đu đủ xanh
:

Đu đủ xanh
Rửa
Loại bỏ vỏ, hạt
Xắt lát
Xay nhuyễn
Tẩy trắng
Ép loại dòch
Trích ly
Lọc
Kết tủa
Lọc lấy tủa
Rửa tủa
Sấy
Xay mòn

Bao gói
Tạp chất
Vỏ, hạt
Nước
HClO
Cồn
Cồn
Túi nylon
Dòch thải
Bã
Bột pectin
Tỉ lệ nguyên liệu/dung
môi: 1/5-1/10
t
0
: 45 - 95
0
C
thời gian: 20 - 60 phút
Dòch thải
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

20

IV. 3. 2.Thuyết minh qui trình công nghệ sản xuất dòch pectin từ quả đủ xanh:

o Rửa:
Mục đích:

 Loại bỏ bụi bặm, đất cát, rác rưởi dính hoặc theo nguyên liệu vào dây chuyền.
 Loại bỏ phần lớn vi sinh vật bám trên nguyên liệu
 Tẩy sạch một số chất hoá học gây độc hại như: thuốc trừ sâu, thuốc kích thích
ra quả…
o Loại bỏ vỏ, hạt:
Mục đích:
 Làm giảm khối lượng chế biến không cần thiết
 Tránh ảnh hưởng xấu của những phần không sử dụng này đến chất lượng sản
phẩm
o Xắt lát thành lát mỏng:
Mục đích:
 Làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu và nước từ đó làm tăng độ hoà tan
của một số chất màu, đường …
 Giúp cho công đoạn nghiền nhỏ đu đủ được dễ dàng
o Xay nhuyễn:
Mục đích:
 Tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi
 Phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo sự tiếp xúc triệt để giữa dung môi và nguyên liệu
giúp quá trình trích ly thực hiện nhanh chóng.
o Tẩy trắng:
Dùng HClO cho từ từ vào nguyên liệu sau khi xay nhuyễn và khuấy trộn đều,
lượng HClO sử dụng khoảng 1000ppm.
Mục đích: tẩy trắng nguyên liệu, đảm bảo chế phẩm pectin thu được có màu trắng.
o Ép loại dòch:
Mục đích:
 Loại bỏ các chất đường, các acid amin, các acid để tránh gây ảnh hưởng xấu
đến chất lượng sản phẩm.
 Ngoài ra, còn nhằm làm giảm độ ẩm của nguyên liệu để tăng tốc độ trích ly.
o Trích ly:
Dùng acid HCl, trong khi trích ly cần khuấy trộn đều dung dòch để tăng tốc độ

khuếch tán để tăng tốc độ trích ly.
Mục đích:
Chuyển protopectin không tan thành dạng pectin hoà tan.
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

21
o Lọc:
Mục đích:
Loại bỏ phần bã không tan trong dung dòch acid trong quá trình trích ly.
o Rửa tủa:
Trong kết tủa pectin thu được vẫn còn dung dòch acid HCl do đó ta cần dùng
cồn rửa tủa nhiều lần cho đến khi hết lượng HCl này (thử bằng ion Ag
+
cho đến khi
không còn kết tủa trắng).
o Sấy:
Tủa pectin thu được đem sấy ở nhiệt độ 50
0
C, có đối lưu không khí với thời
gian sấy khoảng 4 – 5h. Chế phẩm pectin thu được có độ ẩm khoảng 5%.
o Xay mòn và bao gói:
Sau khi sấy pectin được đem đi xay thành dạng bột mòn và cho vào bao bì PP
để bảo quản.

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

22
IV. 4. Quy trình sản xuất dung dòch pectin từ vỏ xoài:
Vỏ, hạt
Tạp chất
Nghiền
Rửa
Vỏ xoài

Trích ly lần 1

Lọc
Bã
Lọc
Trích ly lần 2
Trộn
Sản phẩm
Cồn 96
0
Sấy
Lọc tủa
Tạo tủa
Rửa tủa
Dòch thải
Ép bã
GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

23
V. So sánh các qui trình công nghệ trong sản xuất pectin và các sản phẩm của
chúng: [17]
V.1. So sánh đặc tính sản phẩm pectin từ bã táo và từ phế liệu quả citrus
:

Bảng V.1: So sánh đặc tính sản phẩm pectin từ bã táo và từ phế liệu quả citrus


Petin từ bã táo Pectin từ phế liệu quả citrus

Cấu trúc hóa học
• Khối lượng phân tử lớn hơn
(90000 – 130000g/mol)
• Chuỗi cấu trúc dài hơn
• Terpene dạng tự do
• Chứa flavonoids
• Chứa hemixellulose, tinh
bột và xylans
• Sự ester hóa hoàn toàn

• Khối lượng phân tử lớn hơn
(60000 – 90000g/mol)
• Chuỗi cấu trúc ngắn hơn
• Terpene dạng liên kết
• Chứa ít flavonoids
• Chứa ít hemixellulose, tinh bột
và xylans
• Sự ester hóa một phần

Đặc điểm
Màu nâu hơi vàng Sáng hơn, màu hơi trắng
Khả năng phản ứng
Ít phản ứng với Canxi Phản ứng nhiều với canxi
Cấu trúc
• Mềm hơn vàdẻo hơn khi tạo
gel
• Ít có xu hướng tiến lại gần
nhau khi tạo gel.
• Có khoảng hở và gel co dãn
hơn

• Có xu hướng tiến lại gần
nhau nhiều hơn khi tạo gel.
Mùi vò
Có vò của táo Có vò đắng không rõ rệt

V.2. So sánh quy trình công nghệ sản xuất pectin từ bã táo và từ phế liệu quả
citrus:

Bảng V.2
: So sánh quy trình công nghệ sản xuất pectin từ bã táo và từ phế liệu quả
citrus

Dòch pectin từ bã táo Dòch pectin từ phế liệu citrus
Giống nhau
• Đều có giai đoạn trích ly bằng acid, ở nhiệt độ cao 85 – 92
o
C
• Đều cô đặc chân không, sau đó đun nóng và rót vào bao bì
Khác nhau
• Cặn phải tẩy màu sau khi thủy
phân dòch chiết do trước đó
dùng chế phẩm enzyme để thủy
phân
• Với 1g bã táo khô, bậc tạo gel
• Nguyên liệu cần phải xử lý
đắng
• Thời gian trích ly lâu hơn
• Thường kết hợp thu được cả
tinh dầu cam, chanh
• Với 1g bã táo khô thì bậc

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

24
ứng với 25 - 35 tạo gel cao hơn 6 lần bậc tạo
gel của bã táo khô
Bột pectin từ vỏ táo Bột pectin từ phế liệu citrus
Giống nhau
Đều có quá trình kết tủa pectin bằng cồn, sau đó lọc kết tủa và sấy
chân không
Khác nhau
Có giai đoạn đường hóa chuyển
tinh bột thành đường
Không có giai đoạn đường hóa
vì hàm lượng tinh bột rất thấp

VI. Khả năng ứng dụng, liều lượng và một số lưu ý khi sử dụng pectin trong công
nghệ thực phẩm: [17], [18]
VI. 1. Ứng dụng của pectin trong công nghệ thực phẩm
:

Bảng VI.1
: Tóm tắt ứng dụng của pectin

Tính chất của pectin Khả năng ứng dụng
Phân tử pectin dài và dễ vướng vào nhau
tạo dung dòch có độ nhớt nên pectin có
khả năng tạo đặc
Pectin có thể cải thiện cấu trúc

nước uống có hàm lượng đường
đường thấp.
Nếu hàm lượng đường đủ lớn được bổ
sung vào để giảm độ hydrat hóa của các
phân tử pectin, các phân tử sẽ lại hình
thành mạng lưới gel
Mứt trái cây có đường cao phụ
thuộc vào pectin để tạo hình
Vì nhóm acid khá yếu, sự thay đổi pH sẽ
thay đổi khả năng tích điện của chuỗi
pectin. Pectin có thể liên kết với nhau ở
điều kiện acid
Cần có cả đường và acid trong sản
xuất mứt đông
Nhóm acid của pectin có thể phản ứng
với ion Ca
2+
tạo liên kết với 2 nhóm COO
-
để hình thành gel không cần đường
LMP được sử dụng để làm mứt trái
cây có hàm lượng đường thấp và
nhiều sản phẩm chế biến từ trái
cây
Phân tử pectin có thể liên kết với 1
protein tích điện (+) nên chúng không bò
đông lại khi gia nhiệt
Giúp protein sữa trong yoghurt
không bò đông tụ vì nhiệt độ, có
thể tiệt trùng UHT

Bảng VI.2
: Các loại thực phẩm có sử dụng phụ gia pectin (Theo Qui đònh danh mục
các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm)

GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt

Công nghệ sản xuất pectin

25
Nhóm thực phẩm ML (mg/kg
sản phẩm)
1) Sữa và sữa bơ
2) Sữa lên men nguyên kem, không xử lí nhiệt sau lên
men
3) Sữa lên men nguyên kem, có xử lí nhiệt sau lên men
4) Dầu & mỡ không chứa nước
5) Thòt, thòt gia cầm và thòt thú tươi
6) Thủy sản, sản phẩm thủy sản xay nhỏ đông lạnh, kể cả
nhuyễn thể, giáp xác, da gai
7) Thủy sản, sản phẩm thủy sản hun khói, sấy khô, len
men hay ướp muối, kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai
8) Đường trắng & đường vàng dạng: saccarose, fructose,
xylose
9) Dầu trộn, gia vò (bao gồm các chất tương tự muối)
10) Thức ăn cho trẻ em dưới 1 tuổi
11) Thức ăn bổ sung cho trẻ đang tăng trưởng
12) Nước quả cô đặc (dạng lỏng hay dạng rắn)
13) Necta quả cô đặc (dạng lỏng hay dạng rắn)
14) Cà phê, chè, nước uống có thảo dược & các loại đồ

uống từ ngũ cốc, không kể nước uống từ ca cao
15) Rượu vang
GMP
GMP

10000
GMP
GMP
GMP

GMP


GMP
GMP
10000
20000
GMP
3000
GMP

GMP

Ghi chú:
ML (Maximum Level) là mức tối đa sử dụng phụ gia trong sản xuất, chế biến, bảo
quản, bao gói và vận chuyển, đơn vò mg/kg sản phẩm.
GMP (Good Manufacturing Practices – Thực hành sản xuất tốt) là việc đáp ứng các
yêu cầu sử dụng phụ gia trong quá trình sản xuất, xử lý, chế biến, bảo quản, bao gói,
vận chuyển thực phẩm bao gồm:
• Hạn chế tới mức thấp nhất lượng phụ gia thực phẩm cần thiết sử dụng.

• Lượng phụ gia được sử dụng trong quá trình sản xuất, chế biến, bao gói và vận
chuyển có thể trở thành thành phần nhưng không ảnh hưởng đến tính chất lí
hóa hay giá trò khác của thực phẩm.
• Lượng phụ gia thực phẩm sử dụng phải phù hợp với công bố của nhà sản xuất
đã được chứng nhận của cơ quan có thẩm quyền.